(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記保護膜液供給ステップを実施した後、前記保護膜形成ステップを実施する前に、板状物上に供給された前記保護膜液を冷却して常温時の粘度に戻す冷却ステップを更に備えた請求項1記載の保護膜の被覆方法。
【背景技術】
【0002】
IC、LSI、LED等の複数のデバイスが分割予定ライン(ストリート)によって区画され表面に形成されたシリコンウエーハ、サファイヤウエーハ等のウエーハは、加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。
【0003】
ウエーハの分割には、ダイサーと呼ばれる切削装置を用いたダイシング方法が広く採用されている。ダイシング方法では、ダイアモンド等の砥粒を金属や樹脂で固めて厚さ30μm程度とした切削ブレードを、30000rpm程度の高速で回転させつつウエーハへ切り込ませることでウエーハを切削し、個々のデバイスへと分割する。
【0004】
一方、近年では、ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザービームをウエーハに照射することでレーザー加工溝を形成し、ブレーキング装置でウエーハに外力を付与してレーザー加工溝に沿ってウエーハを割断して個々のデバイスへと分割する方法が提案されている(例えば、特開平10−305420号公報参照)。
【0005】
レーザー加工装置によるレーザー加工溝の形成は、ダイサーによるダイシング方法に比べて加工速度を早くすることができるとともに、サファイアやSiC等の硬度の高い素材からなるウエーハであっても比較的容易に加工することができる。また、加工溝を例えば10μm以下等の狭い幅とすることができるので、ダイシング方法で加工する場合に対してウエーハ1枚当たりのデバイス取り量を増やすことができる。
【0006】
ところが、ウエーハにパルスレーザービームを照射すると、パルスレーザービームが照射された領域に熱エネルギーが集中してデブリが発生する。このデブリがデバイス表面に付着するとデバイスの品質を低下させるという問題が生じる。
【0007】
そこで、例えば特開2004−188475号公報には、このようなデブリによる問題を解消するために、ウエーハ上に液状樹脂を塗布して保護膜を被覆し、この保護膜を通してウエーハにパルスレーザービームを照射するようにしたレーザー加工方法が開示されている。また、特開2006−140311号公報には、保護膜液として水溶性保護膜液が開示されている。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1を参照すると、本発明の保護膜被覆方法により保護膜が被覆されたウエーハにレーザー加工を施すことのできるレーザー加工装置2の外観が示されている。
【0017】
レーザー加工装置2の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段4が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるCRT等の表示手段6が設けられている。
【0018】
図2に示すように、加工対象の半導体ウエーハWの表面においては、第1のストリートS1と第2のストリートS2とが直交して形成されており、第1のストリートS1と第2のストリートS2とによって区画された領域に多数のデバイスDが形成されている。
【0019】
ウエーハWは粘着テープであるダイシングテープTに貼着され、ダイシングテープTの外周縁部は環状フレームFに貼着されている。これにより、ウエーハWはダイシングテープTを介して環状フレームFに支持された状態となり、
図1に示したウエーハカセット8中にウエーハが複数枚(例えば25枚)収容される。ウエーハカセット8は上下動可能なカセットエレベータ9上に載置される。
【0020】
ウエーハカセット8の後方には、ウエーハカセット8からレーザー加工前のウエーハWを搬出するとともに、加工後のウエーハをウエーハカセット8に搬入する搬出入手段10が配設されている。
【0021】
ウエーハカセット8と搬出入手段10との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域12が設けられており、仮置き領域12にはウエーハWを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段14が配設されている。
【0022】
30は本発明の保護膜の被覆方法を実施するのに適した保護膜被覆装置であり、この保護膜被覆装置30は加工後のウエーハを洗浄する洗浄装置を兼用する。仮置き領域12の近傍には、ウエーハWと一体となったフレームFを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段16が配設されている。
【0023】
仮置き領域12に搬出されたウエーハWは、搬送手段16により吸着されて保護膜被覆装置30に搬送される。保護膜被覆装置30では、後で詳細に説明するようにウエーハWの加工面に保護膜が被覆される。
【0024】
加工面に保護膜が被覆されたウエーハWは、搬送手段16により吸着されてチャックテーブル18上に搬送され、チャックテーブル18に吸引されるとともに、複数の固定手段(クランプ)19によりフレームFが固定されることでチャックテーブル18上に保持される。
【0025】
チャックテーブル18は、回転可能且つX軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル18のX軸方向の移動経路の上方には、ウエーハWのレーザー加工すべきストリートを検出するアライメント手段20が配設されている。
【0026】
アライメント手段20は、ウエーハWの表面を撮像する撮像手段22を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の画像処理によってレーザー加工すべきストリートを検出することができる。撮像手段22によって取得された画像は、表示手段6に表示される。
【0027】
アライメント手段20の左側には、チャックテーブル18に保持されたウエーハWに対してレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニット24が配設されている。レーザービーム照射ユニット24のケーシング26中には後で詳細に説明するレーザービーム発振手段等が収容されており、ケーシング26の先端にはレーザービームを加工すべきウエーハ上に集光する集光器28が装着されている。
【0028】
レーザービーム照射ユニット24のケーシング26内には、
図3のブロック図に示すように、レーザービーム発振手段34と、レーザービーム変調手段36が配設されている。
【0029】
レーザービーム発振手段34としては、YAGレーザー発振器或いはYVO4レーザー発振器を用いることができる。レーザービーム変調手段36は、繰り返し周波数設定手段38と、レーザービームパルス幅設定手段40と、レーザービーム波長設定手段42を含んでいる。
【0030】
レーザービーム変調手段36を構成する繰り返し周波数設定手段38、レーザービームパルス幅設定手段40及びレーザービーム波長設定手段42は周知の形態のものであり、本明細書においてはその詳細な説明を省略する。
【0031】
レーザービーム照射ユニット24によりレーザー加工が終了したウエーハWは、チャックテーブル18をX軸方向に移動してから、Y軸方向に移動可能な搬送手段32により保持されて洗浄装置を兼用する保護膜被覆装置30まで搬送される。保護膜被覆装置30では、洗浄ノズルから水を噴射しながらウエーハWを低速回転(例えば800〜1000rpm)させることによりウエーハを洗浄する。
【0032】
洗浄後、ウエーハWを高速回転(例えば1500〜2000rpm)させながらエアノズルからエアを噴出させてウエーハWを乾燥させた後、搬送手段16によりウエーハWを吸着して仮置き領域12に戻し、更に搬出入手段10によりウエーハカセット8の元の収納場所にウエーハWは戻される。
【0033】
次に、本発明の保護膜の被覆方法を実施するのに適した保護膜被覆装置30について
図4乃至
図6を参照して詳細に説明する。まず
図4を参照すると、保護膜被覆装置30の一部破断斜視図が示されている。
【0034】
保護膜被覆装置30は、スピンナテーブル機構44と、スピンナテーブル機構44を包囲して配設された洗浄水受け機構46を具備している。スピンナテーブル機構44は、スピンナテーブル48と、スピンナテーブル48を回転駆動する電動モータ50と、電動モータ50を上下方向に移動可能に支持する支持機構52とから構成される。
【0035】
スピンナテーブル48は多孔性材料から形成された吸着チャック48aを具備しており、吸着チャック48aが図示しない吸引手段に連通されている。従って、スピンナテーブル48は、吸着チャック48aにウエーハを載置し図示しない吸引手段により負圧を作用させることにより、吸着チャック48a上にウエーハを吸引保持する。特に図示しないが、スピンナテーブル48にはフィルムヒーターのような発熱体とペルチェ素子のような冷却ユニットが内蔵されている。
【0036】
スピンナテーブル48は、電動モータ50の出力軸50aに連結されている。支持機構52は、複数の(本実施形態においては3本)の支持脚54と、支持脚54にそれぞれ連結され電動モータ50に取り付けられた複数(本実施形態においては3本)のエアシリンダ56とから構成される。
【0037】
このように構成された支持機構52は、エアシリンダ56を作動することにより、電動モータ50及びスピンナテーブル48を
図6に示す上昇位置であるウエーハ搬入・搬出位置と、
図7に示す下降位置である作業位置に位置付け可能である。
【0038】
洗浄水受け機構46は、洗浄水受け容器58と、洗浄水受け容器58を支持する3本(
図4には2本のみ図示)の支持脚60と、電動モータ50の出力軸50aに装着されたカバー部材62とから構成される。
【0039】
洗浄水受け容器58は、
図6に示すように、円筒状の外側壁58aと、底壁58bと、内側壁58cとから構成される。底壁58bの中央部には、電動モータ50の出力軸50aが挿入される穴51が設けられており、内側壁58cはこの穴51の周辺から上方に突出するように形成されている。
【0040】
また、
図4に示すように、底壁58bには廃液口59が設けられており、この廃液口59にドレンホース64が接続されている。カバー部材62は円盤状に形成されており、その外周縁から下方に突出するカバー部62aを備えている。
【0041】
このように構成されたカバー部材62は、電動モータ50及びスピンナテーブル48が
図7に示す作業位置に位置付けられると、カバー部62aが洗浄水受け容器58を構成する内側壁58cの外側に隙間を持って重合するように位置付けられる。
【0042】
保護膜被覆装置30は、スピンナテーブル48に保持された加工前の半導体ウエーハに保護膜液(液状樹脂)を供給する保護膜液供給手段66を具備している。保護膜液被覆手段66は、スピンナテーブル48に保持された加工前のウエーハの加工面に向けて保護膜液を吐出する吐出ノズル68と、吐出ノズル68を支持する概略L形状のアーム70とを含んでいる。
【0043】
保護膜液供給手段66は更に、アーム70に支持された吐出ノズル68をスピンナテーブル48に支持されたウエーハWの中心部に対応する保護膜液吐出位置と、スピンナテーブル48から外れた
図4に示す退避位置との間で揺動する正転・逆転可能な電動モータ72とを含んでいる。
図6に示すように、吐出ノズル68は、アーム70、加熱手段100及び電磁切替弁102を介して保護膜液供給源104に接続されている。
【0044】
保護膜被覆装置30はレーザー加工後のウエーハを洗浄する洗浄装置を兼用する。よって、保護膜被覆装置30は、スピンナテーブル48に保持された加工後のウエーハを洗浄するための洗浄水供給手段74及びエア供給手段76を具備している。
【0045】
洗浄水供給手段74は、スピンナテーブル48に保持された加工後のウエーハに向けて洗浄水を噴出する洗浄水ノズル78と、洗浄水ノズル78を支持するアーム80と、アーム80に支持された洗浄水ノズル78を揺動する正転・逆転可能な電動モータ82とから構成される。洗浄水噴射ノズル78はアーム80を介して図示しない洗浄水供給源に接続されている。
【0046】
エア供給手段76は、スピンナテーブル48に保持された洗浄後のウエーハに向けてエアを噴出するエアノズル84と、エアノズル84を支持するアーム86と、アーム86に支持されたエアノズル84を揺動する正転・逆転可能な電動モータ(図示せず)を備えている。エアノズル84はアーム86を介して図示しないエア供給源に接続されている。
【0047】
スピンナテーブル48には、環状フレームFを押さえる4個の振り子式の環状フレーム押さえ手段49が配設されている。環状フレーム押さえ手段49は、スピンナテーブル48に固定された支持部88と、支持部88に回動可能に取り付けられた振り子体(クランプ)90を含んでいる。振り子体90は振り子軸95を介して支持部88に回動可能に取り付けられている。98は振り子軸98の抜けを防止するスナップリングである。
【0048】
振り子体90は例えば鉄等の強磁性体から形成されており、錘部92と、錘部92と一体的に形成された環状フレームFを押さえる爪部94とから構成される。支持部88には永久磁石から構成された錘固定部96が取り付けられている。
【0049】
振り子体90は、スピンナテーブル48の回転速度が所定速度以下の時には、錘固定部96の磁力が振り子体90の遠心力に打ち勝って錘部92が錘固定部96に吸着されて固定され、爪部94は
図5に示す解放位置に位置付けられ、スピンナテーブル48の回転速度が所定速度より速い時には、振り子体90の遠心力が錘固定部96の磁力に打ち勝って錘部90が錘固定部96から外れて爪部94が環状フレームFを押さえる押さえ位置に位置付けられるように、錘固定部96の磁力と振り子体90の強磁性体の種類及びその質量が設定されている。
【0050】
振り子体90は、その全体が強磁性体から形成される必要はなく、錘固定部96の磁力により吸着される錘部92の一部が強磁性体から形成されていればよい。本実施形態では前記所定速度を1000rpmに設定した。
【0051】
以下、このように構成された保護膜被覆装置30を使用して実施する本発明の保護膜の被覆方法について
図6乃至
図10を参照して詳細に説明する。ウエーハ搬送手段16の旋回動作によって加工前の半導体ウエーハWは保護膜被覆装置30のスピンナテーブル48に搬送され、吸着チャック48aにより吸引保持される(保持ステップ)。
【0052】
この時、スピンナテーブル48は
図6に示すウエーハ搬入・搬出位置に位置付けられており、吐出ノズル68、洗浄ノズル78及びエアノズル84は
図4及び
図6に示すように、スピンナテーブル48の上方から隔離した待機位置に位置付けられている。
【0053】
図6に示されているように、保護膜液供給手段66のアーム70は、加熱手段100、電磁切替弁102を介して保護膜液供給源104に選択的に接続される。加熱手段100としては、プラグヒーター又はフランジヒーターとを使用することができる。
【0054】
保護膜液供給源104が供給する保護膜液としては、PVA(ポリ・ビニール・アルコール)、PEG(ポリ・エチレン・グリコール)、PEO(ポリ・エチレン・オキサイド)等の水溶性レジスト樹脂を採用可能である。本実施形態ではPVAを保護膜液として使用した。
【0055】
図10を参照すると、本実施形態で使用したPVA保護膜液の温度に応じた粘度(cP)が示されている。PVA保護膜液は、常温(5〜35℃)時の粘度が300〜150cPであり、50℃〜60℃に加熱することで粘度が常温時の1/3程度である100〜50cPに低下する。保護膜液の加熱温度は45℃以上が好ましいが、加熱しすぎると保護膜液が変質する恐れがあるため、保護膜液の加熱温度は50℃〜60℃が好ましい。
【0056】
保持ステップを実施した後、スピンナテーブル48に保持されたウエーハW上に保護膜液を供給する保護膜液供給ステップを実施する。この保護膜液供給ステップでは、
図7に示すように、エアシリンダ56を駆動してスピンナテーブル48を下方に移動して作業位置に位置付ける。更に、モータ72を駆動して保護膜液供給手段66のアーム70を回動して、吐出ノズル68をスピンナテーブル48に保持されたウエーハWの中央部分の上方に位置付ける。
【0057】
次いで、電磁切替弁102を接続位置に切り替えて、吐出ノズル68を保護膜液供給源104に接続する。フィルムヒーター又はフランジヒーター等からなる加熱手段100で保護膜液を50℃〜60℃に加熱しながら保護膜液供給手段66の吐出ノズル68から加熱された保護膜液105を吐出する。
【0058】
ウエーハW上に吐出された保護膜液105は50℃〜60℃に加熱されているため、その粘度が常温時の約1/3程度になり流動し易いので、ウエーハWの中心部分に供給された保護膜液105は容易にウエーハW全面に流動して塗付される。
【0059】
上述した実施形態では、加熱手段100により保護膜液を50℃〜60℃に加熱しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、保護膜液が加熱により変質を生じない温度、且つ、例えば粘度が100cP以下となる所定温度に加熱すれば良い。加熱手段100で保護膜液を加熱する代わりに、保護膜液供給源104で保護膜液を所定温度に加熱しておいても良い。
【0060】
好ましくは、保護膜液供給ステップでは、スピンナテーブル48に内蔵されたフィルムヒーターでスピンナテーブル48を加熱することでウエーハWを加熱しておくと、供給された保護膜液がウエーハW上で薄く広がり易くなり、保護膜液の使用量を抑えることができる。保護膜液供給ステップでは、保護膜液105でウエーハWの全面を被覆し、
図7に示すように、保護膜液層106を形成する。
【0061】
好ましくは、保護膜液供給ステップを実施した後、保護膜液を冷却する冷却ステップを実施する。この冷却ステップでは、
図8に示すように、スピンナテーブル48に内蔵されたペルチェ素子でウエーハWを冷却して、ウエーハW上の保護膜液層106を常温(室温)に戻してその粘度を上昇させる。これは、
図9に示す保護膜形成ステップでウエーハWを回転させた際に保護膜液105が飛散し過ぎることを防止するためである。
【0062】
この冷却ステップでは、スピンナテーブル48に内蔵されたペルチェ素子でウエーハWを冷却する実施形態の他、例えば保護膜被覆装置30内の被覆領域の雰囲気を冷却するようにしても良い。
【0063】
冷却ステップ実施後、スピンナテーブル48を回転させてウエーハW上の保護膜液層106を所定厚みに均一に形成するとともに乾燥させて所定厚みの保護膜106aを形成する保護膜形成ステップを実施する。
【0064】
この保護膜形成ステップでは、
図9に示すように、電動モータ50を駆動してスピンナテーブル48をR1方向に2000rpmで約1分間回転させて、ウエーハW上の保護膜液層106を所定厚みに均一に形成するとともに乾燥させて所定厚みの保護膜106aを形成する。
【0065】
スピンナテーブル48は2000rpmという比較的高速で回転されるので、振り子体90の遠心力が錘固定部96の磁力に打ち勝って錘部92が錘固定部96から外れて振り子体90の爪部94が環状フレームFをクランプするので、環状フレームFがスピンナテーブル48に対して固定され、保護膜液105をウエーハW表面に万遍なくスピンコーティングして一様な厚さの保護膜106aを形成することができる。
【0066】
上述した本実施形態の保護膜の被覆方法によると、保護膜液105は加熱された状態でウエーハW上に供給されるため、粘度が常温時に比べて低下する。よって、ウエーハW上に供給された保護膜液105は常温時に比べて広がり易く、少量でもウエーハW全体を被覆することが可能となるため、ウエーハWに供給する保護膜液の量を従来よりも削減できる。
【0067】
また、スピンナテーブル48を回転させて保護膜液105を均一に広げる前にウエーハW上に形成される保護膜液層106を従来に比べて薄くできるため、廃棄される保護膜液の量を抑えることが可能となる。
【0068】
上述した実施形態では、半導体ウエーハW上に保護膜106aを被覆した例について説明したが、被加工物は半導体ウエーハWに限定されるものではなく、光デバイスウエーハ等の他の板状物にも本発明の保護膜の被覆方法は同様に適用することができる。